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クロマチンの運動性から捉える転写制御のゆらぎとがん細胞の悪性化

研究課題

研究課題/領域番号 22K19465
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分50:腫瘍学およびその関連分野
研究機関公益財団法人がん研究会

研究代表者

野澤 竜介  公益財団法人がん研究会, がん研究所 実験病理部, 研究員 (70868710)

研究分担者 新海 創也  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (60547058)
研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード転写 / クロマチン構造 / HRAS / がんのイニシエイション / クロマチン / 超解像イメージング解析 / 転写制御のゆらぎ
研究開始時の研究の概要

転写は、プロモーターとエンハンサーが結合と解離を動的に繰り返すことで制御されることがわかってきたが、この「転写制御のゆらぎ」を捉える技術は限られている。本研究では、生細胞内でのプロモーターとエンハンサー領域のクロマチンの集合度やその運動性を、超解像顕微鏡STORMを用いて1分子レベルで観測する技術を開発する。これを用いて、がんのイニシエーションの背景にある転写制御の変化の初期段階を明らかにすることを目指す。

研究実績の概要

がん細胞では、ゲノム全体の転写レベルが変動していることが明らかとなっている。しかしながら、クロマチンの動態を細胞内でとらえる技術が未だ限られているため、がん細胞において転写制御に関わるクロマチンの振る舞いがいかに変化しているのかについては未だよくわかっていない。そこで本研究では、転写制御クロマチンの動態を、超解像顕微鏡STORMを用いて1分子レベルで観測する技術を開発することを目的とした。令和5年度は、以下の2項目を進めた。
1) がん化誘導刺激として恒常活性変異型RASがん遺伝子(HRAS-G12V)を薬剤添加条件的に発現誘導可能な、ヒト正常2倍体細胞を樹立した。HRAS-G12Vの発現を誘導すると、細胞内のp53のタンパク質量が有意に減少したので、この時の細胞の倍加時間を計測したところ、19.1時間から17.2時間へと変化していることが見出された。これらの解析から、HRAS-G12Vの発現によって細胞の増殖性が促進されることを確認できた。
2) HRAS-G12Vの発現によって、ゲノム全体の転写レベルやクロマチン構造の変動を検討するために、Total RNA-seq、および、ATAC-seqを行った。その結果、MAPK関連遺伝子をはじめとした特異的な遺伝子発現の上昇あるいは低下といった変動、およびそれに伴ったクロマチン高次構造の変化を捉えることができた。その上で、定量PCRによって遺伝子発現に変動のあった遺伝子について検証したところ、Total RNA-seqの結果と非常に一致した結果が得られた。また、細胞分裂期において高頻度に染色体分配異常が観察され、間期における転写の変動が分裂期の染色体分配の確度に影響することが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ヒト正常2倍体細胞を用いたHRAS-G12Vの発現誘導によって、特定の遺伝子発現の変動とそれに伴うクロマチン構造の変化を確認することができ、計画した実験をほぼ予定通りに実施することができたため。

今後の研究の推進方策

本年度の研究より、がん化刺激としてのHRAS-G12Vの発現に誘導される、特異的な遺伝子領域の転写やクロマチン構造の変化を、細胞集団を対象にした解析で捉えることができた。今後は、がんのイニシエーションにおける転写制御の変化の理解を目指し、転写制御クロマチンの集合動態に誘導される変化を1細胞内で明らかにしていきたい。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Structural evidence for protein-protein interaction between the non-canonical methyl-CpG-binding domain of SETDB proteins and C11orf462024

    • 著者名/発表者名
      Mahana Yutaka、Ariyoshi Mariko、Nozawa Ryu-Suke、Shibata Sachiko、Nagao Koji、Obuse Chikashi、Shirakawa Masahiro
    • 雑誌名

      Structure

      巻: 32 号: 3 ページ: 304-315.e5

    • DOI

      10.1016/j.str.2023.12.001

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Centromere/kinetochore is assembled through CENP-C oligomerization2023

    • 著者名/発表者名
      Hara Masatoshi、Ariyoshi Mariko、Sano Tomoki、Nozawa Ryu-Suke、Shinkai Soya、Onami Shuichi、Jansen Isabelle、Hirota Toru、Fukagawa Tatsuo
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 83 号: 13 ページ: 2188-2205.e13

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2023.05.023

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Human centromere repositioning activates transcription and opens chromatin fibre structure2022

    • 著者名/発表者名
      Naughton Catherine、Huidobro Covadonga、Catacchio Claudia R.、Buckle Adam、Grimes Graeme R.、Nozawa Ryu-Suke、Purgato Stefania、Rocchi Mariano、Gilbert Nick
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-022-33426-2

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] MPS1 inhibition primes immunogenicity of KRAS-LKB1 mutant lung cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Kitajima Shunsuke、Tani Tetsuo、Springer Benjamin F.、Campisi Marco、Osaki Tatsuya、Haratani Koji、Chen Minyue、Knelson Erik H.、Mahadevan Navin R.、Ritter Jessica、Yoshida Ryohei、Kohler Jens、Ogino Atsuko、Nozawa Ryu-Suke、他14名
    • 雑誌名

      Cancer Cell

      巻: 40 号: 10 ページ: 1128-1144

    • DOI

      10.1016/j.ccell.2022.08.015

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ノンコーディングRNAによる染色体分配機構の制御2023

    • 著者名/発表者名
      松井紗帆, 野澤竜介, 広田亨
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトパピローマウイルスが引き起こす染色体動態異常の意義2023

    • 著者名/発表者名
      堀花那子, 瀬下奈々美, 野澤竜介, 広田亨
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 染色体分配を制御するAurora Bキナーゼ集合体の形成機構2023

    • 著者名/発表者名
      野澤竜介, 松井紗帆, 広田亨
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 染色体分配を保証するAurora Bキナーゼ反応場2023

    • 著者名/発表者名
      野澤竜介
    • 学会等名
      北海道大学先端生命科学研究院 研究セミナー
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Driving force to concentrate Aurora B activity at inner centromeres:A key cellular function ensuring mitotic fidelity2023

    • 著者名/発表者名
      野澤竜介, 松井紗帆, 広田亨
    • 学会等名
      第82回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Chromosomal instability induced by supercoiled DNAs arise during replication2023

    • 著者名/発表者名
      草野善晴, 野澤竜介, 広田亨
    • 学会等名
      第82回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Oncoprotein E6 derived from specific HPV leads to mitotic defect ECAC in cervical preneoplastic lesion2023

    • 著者名/発表者名
      瀬下奈々美, 野澤竜介, 古田玲子, 北川知行, 広田亨
    • 学会等名
      第82回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] How HP1-Aurora B complex concentrates to centromeres and ensures mitotic fidelity2023

    • 著者名/発表者名
      松井紗帆, 野澤竜介, 広田亨
    • 学会等名
      第82回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 発がん過程においてヒトパピローマウィルスが誘導する染色体動態異常2023

    • 著者名/発表者名
      野澤竜介
    • 学会等名
      細胞分裂研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 染色体分配を保証するキナーゼ反応場2023

    • 著者名/発表者名
      野澤竜介
    • 学会等名
      異分野融合研究セミナーiSeminar;
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 染色体分配を制御するAurora B反応の形成機構2022

    • 著者名/発表者名
      野澤竜介
    • 学会等名
      細胞分裂研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Aurora B microenvironment: biomolecular assembly ensuring accurate chromosome segregation2022

    • 著者名/発表者名
      野澤竜介
    • 学会等名
      第81回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 染色体配分を制御するAurora B集合体の形成機構2022

    • 著者名/発表者名
      野澤竜介
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] セントロメア微小環境における非ドメイン型RNAの機能2022

    • 著者名/発表者名
      野澤竜介
    • 学会等名
      第2回学術変革領域研究「非ドメイン生物学」班会議
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 染色体分配を制御するAurora B集合体の形成機構2022

    • 著者名/発表者名
      野澤竜介
    • 学会等名
      CREST細胞内ダイナミクス第3回領域会議
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 公益財団法人がん研究会がん研究所実験病理部のウェブサイト

    • URL

      https://www.jfcr.or.jp/tci/exppathol/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-07-05   更新日: 2024-12-25  

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